Calculadora de transformadores: Calculadora y guía de fórmulas

A calculadora de transformadores convierte la potencia de la carga, el voltaje, la fase, el factor de potencia y la eficiencia en los kVA y la corriente necesarios para la selección inicial. El resultado es un punto de partida. Una especificación confiable también debe considerar la demanda y la diversidad, el arranque de motores, los armónicos, la temperatura ambiente, la altitud, la impedancia, la capacidad de cortocircuito, la regulación de voltaje, el crecimiento futuro y las clasificaciones estándar del fabricante.

Fórmulas de kVA para transformadores principales

Calculador de transformadores monofásicos

Para un circuito monofásico, kVA = V × I ÷ 1.000. Reordenada, la corriente a plena carga es I = kVA × 1.000 ÷ V. Por lo tanto, un secundario de 75 kVA y 240 V tiene una corriente de plena carga calculada de 312,5 A.

Calculador de transformadores trifásicos

Para un circuito trifásico equilibrado, kVA = √3 × V_LL × 1 ÷ 1.000. La corriente es I = kVA × 1.000 ÷ (√3 × V)_LL). Un transformador de 1.000 kVA a 400 V tiene una corriente de plena carga secundaria de aproximadamente 1.443 A.

Si la información de carga se da en kW, estime kVA = kW ÷ (factor de potencia × eficiencia). No sume directamente los valores de kW y kVA. Convierta cada carga a una base común antes de aplicar las hipótesis de demanda y diversidad.

Método paso a paso para el dimensionamiento de transformadores

1. Enumere cada carga con su voltaje, fase, kW o kVA, factor de potencia, eficiencia, método de arranque, ciclo de trabajo y características armónicas.
2. Convertir las cargas a kVA y aplicar factores de demanda y diversidad defensibles.
3. Compruebe por separado el motor más grande o la carga cíclica para ver la caída de tensión en el arranque y el régimen térmico.
4. Añadir capacidad de expansión documentada sin crear un sobredimensionamiento permanente excesivo.
5. Seleccione la siguiente potencia normalizada de transformador adecuada y verifíquela con el fabricante.

Para las instalaciones críticas, evalúe la operación de contingencia y la redundancia. Dos transformadores que comparten la demanda normal pueden necesitar cada uno la capacidad suficiente para las cargas esenciales después de retirar una unidad, dependiendo del nivel de servicio requerido.

Ejemplo de corriente primaria y secundaria

Considere un transformador trifásico de 500 kVA con una tensión nominal de 10 kV/400 V. La corriente primaria es de aproximadamente 28,9 A: 500 000 ÷ (√3 × 10 000). La corriente secundaria es de aproximadamente 721,7 A: 500 000 ÷ (√3 × 400). Los valores medidos reales dependen de la carga, la tensión, las pérdidas, el desequilibrio y los armónicos.

Este cálculo actual ayuda a comparar productos como un Transformador tipo seco SCB10 con la aparamenta y los cables conectados, pero no reemplaza un estudio de coordinación completo.

Conceptos del calculador de impedancia de transformadores

La impedancia porcentual es el porcentaje de tensión nominal necesario para hacer circular la corriente nominal con el secundario en cortocircuito en condiciones de prueba. Una estimación aproximada de la corriente de falta simétrica en los bornes es I_surgimiento ≈ Yo_FL × 100 ÷ Z%, suponiendo una fuente potente. Con una impedancia de 6%, la corriente idealizada es aproximadamente 16,7 veces la corriente a plena carga.

El resultado real del sistema también incluye la impedancia de la fuente de servicios públicos, la impedancia del transformador aguas arriba, los cables, las barras colectoras, los motores y la relación X/R. Utilice un estudio de cortocircuito adecuado para las capacidades de interrupción y aguante de los equipos.

Dimensionamiento de fusibles, interruptores automáticos y cables

Un calculador del tamaño del fusible primario de un transformador no se puede reducir a un único multiplicador universal. La protección debe permitir la corriente de inercia de magnetización y la sobrecarga normal mientras despeja las fallas dañinas dentro de la curva de resistencia del transformador. Los códigos eléctricos locales, el voltaje, el tipo de transformador, la impedancia, la coordinación aguas arriba, la protección secundaria y las recomendaciones del fabricante determinan los ajustes permisibles.

Del mismo modo, el calibre del cable depende de la capacidad de corriente, el método de instalación, la temperatura ambiente, el agrupamiento, la clasificación del aislamiento, la caída de tensión, la resistencia térmica a cortocircuitos, la clasificación de las terminales y las normas aplicables. Coordine los conductores secundarios y el interruptor principal con el seleccionado aparamenta de baja tensión.

Cálculo de transformador elevador y reductor

Para aplicaciones reductoras-elevadoras (buck-boost), primero calcule el cambio de voltaje requerido y la corriente de carga. Los kVA transformados son aproximadamente la corrección de voltaje multiplicada por la corriente de carga, dividida por 1000 para monofásica. Debido a que una conexión de autotransformador transfiere gran parte de la potencia por conducción, los kVA de su unidad pueden ser menores que los kVA de la carga. Utilice la tabla de conexiones del fabricante para conocer la fuente exacta, el voltaje de destino, la fase y la unidad.

Información necesaria para la selección final

Proporcione al proveedor la tensión primaria y secundaria, la fase, la frecuencia, los kVA continuos y de pico, el tipo de carga, el espectro armónico, el grupo de conexión, las tomas, la impedancia, el nivel de aislamiento, la envolvente, la refrigeración, la temperatura ambiente, la altitud, el objetivo de ruido, el requisito de eficiencia, los accesorios y las normas requeridas. Un cuadro de cargas transparente hace que el cálculo sea verificable y evita una falsa precisión.